1

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Самарский государственный технический университет

Реферат на тему:

Нефть и экология: ретроспективный анализ

(тема реферата)

аспиранта (соискателя), проходящего подготовку к кандидатскому экзамену по истории и философии науки

по научной специальности: 03.00.16 Экология

(шифр и наименование научной специальности)

Тема утверждена приказом №_________ от ____ __________2009 г.

Подготовила: Самарина Оксана Алексеевна

Предварительная экспертиза проведена «___»_____________200__ г.

Научный руководитель: д.тех.н.,профессор Чертес К.Л. _____________

Окончательная проверка реферата проведена «___»_________200__ г.

Оценка ______________

Специалист по истории науки А.Б. Бирюкова __________________

Самара 2009 г.

Содержание

Введение

1. Исторические аспекты развития нефтяной промышленности в России

2. Экологические проблемы, вызванные развитием нефтеперерабатывающей отрасли, и их последствия

2.1 Влияние на литосферу.

2.2 Влияние на атмосферу

2.3 Влияние на гидросферу.

3. Пути решения экологических проблем

Заключение

Библиографическая запись

Введение

ЭКОЛОГИЯ (от греч. oikos -- дом, жилище, местопребывание и logos - наука), наука об отношениях живых организмов и образуемых ими сообществ между собой и с окружающей средой. Термин «экология» предложен в 1866 Э. Геккелем. Экология (от греч. oikos -- дом, жилище, местопребывание и logos - наука) развивалась как наука, изучающая взаимосвязи организмов с окружающей средой, т. е. совокупностью внешних факторов, влияющих на их рост, развитие, размножение и выживаемость. Основной период превращения экологии в самостоятельную науку пришелся на 1920-1940-е годы. В это время публикуется ряд книг по разным аспектам экологии, начинают выходить специализированные журналы (некоторые из них существуют до сих пор), возникают экологические общества. С сер. 20 в. в связи с усилившимся воздействием человека на природу экология приобрела особое значение как научная основа рационального природопользования и охраны живых организмов, а сам термин «экология» -- более широкий смысл. С 70-х гг. 20 в. складывается экология человека, или социальная экология, изучающая закономерности взаимодействия общества и окружающей среды, а также практические проблемы ее охраны; включает различные философские, социологические, экономические, географические и другие аспекты (напр., экология города, техническая экология, экологическая этика и др.). В этом смысле говорят об «экологизации» современной науки [9].

В течение планомерного становления экологии и «экологизации» современной науки в сознании мирового сообщества сформировались четыре концепции взаимодействия человека, природы и общества: природоохранная концепция; концепция технократического оптимизма; концепция экологического алармизма и концепция паритета между природой и обществом. Все концепции имеют как положительные, так и отрицательные стороны. Последняя концепция наиболее известна в настоящее время и ее не редко называют концепцией устойчивого развития. Впервые призыв к устойчивому развитию был сформулирован на конференции Организации Объединенных Наций по окружающей среде в 1972 г. в Стокгольме (Швеция) под лозунгом "Земля только одна", которая подчеркнула, что сохранение биосферы - необходимое условие выживания и благополучия человека, а взаимозависимость - неизбежная реальность жизни.

В 1992 г. (3 - 14 июня) в Рио-де-Жанейро (Бразилия) на уровне глав государств и правительств состоялась Всемирная конференция "Окружающая среда и развитие" UNCED. Спустя 20 лет (1972 г. Стольгольм) после проведения Всемирного конгресса по охране окружающей среды правомерно встал вопрос: удалось ли мировому сообществу остановить процесс разрушения природы, оздоровить среду свого обитания? - Нет! именно такой ответ был дан Всемирной конференцией в Рио [7].

Человечество перешло порог устойчивости биосферы в начале XX в. В настоящее время биосфера интенсивно разрушается - потребление энергии (потребление и уничтожение биоты) в целом в мире примерно в 10 раз выше допустимого уровня (в развитых странах - в 50 раз, в России - в 7 раз) [7].

Основным энергоносителем и основным источником углеводородного сырья в России является нефть. Темпы развития нефтяной промышленности в бывшем Советском Союзе не имели аналогов в мире. В 1988 г. в России было добыто максимальное количество нефти и газового конденсата -- 568,3 млн. т, или 91% общесоюзной добычи нефти. Ежегодный прирост добычи нефти составлял в среднем 25-20 млн. т [10]. Начиная с 1999г. ежегодный прирост добычи нефти в России составлял от 6,3 до 10,9% и суммарный темп добычи за последние пять лет вырос на 52% (соответственно с 302 млн. т до 458 млн.т). [16]. При этом нефтяная промышленность России унаследовала наращивание добычи нефти без должного учета последствий для промышленной и экологической безопасности. Ее деятельность в настоящее время сопряжена с работой нефтяных заводов, находящихся в упадочном техническом состоянии (средняя глубина переработки нефти не более 65%), и оборудования устаревшей системы автоматизации и высокой степенью изношенности. Поэтому предприятия топливно-энергетического комплекса (ТЭК) России, - в том числе - по добыче и переработки нефти, несмотря на снижение объемов производства, остаются крупнейшими источниками загрязнения окружающей среды. На их долю приходится около 48% выбросов вредных веществ в атмосферу, 27% сброса загрязненных сточных вод и до 70% общего объема парниковых газов. Экологические проблемы начинаются уже на стадии добычи нефтяного сырья и его поставки на предприятие. В процессе добычи и транспортировки нефти происходит загрязнение атмосферы углеводородами (на уровне 48% от суммарного выброса), оксидом углерода (47,4%), различными твердыми веществами (4,3%); среднее загрязнение каждого км² в зоне месторождения и трасс нефтепроводов составляет 0,02 т разлитой нефти; ежегодный сброс нефти в океан составляет около 10 млн. т. [1].

Влияние нефтяной отрасли на состояние окружающей среды и здоровье населения земли неоспоримо является глобальным. Решение проблемы лежит в социально - экологическом воспитании общества и осознании того, что последствия будут иметь тоже глобальный характер.

1. Исторические аспекты развития нефтяной промышленности в России

«Нефть не топливо, топить можно и ассигнациями» д.и. менделеев

В России первые скважины были пробурены на Кубани в 1864 г. и в 1866 г. одна из них дала нефтяной фонтан с дебитом более 190 т в сутки. В начале XX века Россия занимала первое место по добычи нефти. В 1901 - 1913 гг. страна добывала приблизительно 11 млн. т нефти. Сильный спад произошел во время Гражданской войны. К 1928 году добыча нефти была снова доведена до 11,6 млн. т. В первые годы советской власти основными районами нефтедобычи были Бакинский и Северокавказский (Грозный, Майкоп). Также велась добыча в Западной Украине в Галиции. Закавказье и Северный Кавказ давали в 1940 г. около 87% нефти в Советском Союзе. Однако вскоре истощающиеся запасы старейших районов перестали удовлетворять запросы развивающейся промышленности. Назрела необходимость в поисках нефти на других территориях страны. Были открыты и введены в строй месторождения Пермской области и Башкирии, что обусловило создание крупнейшей Волго-Уральской базы. Обнаружены новые месторождения в Средней Азии и Казахстане, где добыча нефти достигла 31,1 млн. т. Война 1941 - 1945 гг. нанесла сильный ущерб районам Северного Кавказа, что существенно сократило объем добываемой нефти. Однако в послевоенный период с параллельным восстановлением нефтедобывающих комплексов Грозного и Майкопа были введены в разработку крупнейшие месторождения Волго-Уральской нефтяной базы. И в 1960 г. она уже давала около 71% нефти страны. За период с 1961 по 1972 гг. было добыто свыше 3,3 млрд. т нефти. Рост обеспечивали и новые освоенные месторождения в Западной Сибири, Белоруссии, Западном Казахстане, Оренбургской области и Удмуртии, на континентальном шельфе Каспийского моря [10].

Таким образом, нефтяная промышленность Российской Федерации на протяжении длительного периода развивалась экстенсивно, то есть за счет открытия и ввода в эксплуатацию в 50-70-х гг. крупных высокопродуктивных месторождений, а также строительства новых и расширения действующих нефтеперерабатывающих заводов. Высокая продуктивность месторождений позволила с минимальными капитальными вложениями и сравнительно небольшими затратами материально-технических ресурсов наращивать добычу нефти по 20-25 млн. т в год. Однако при этом разработка месторождений велась недопустимо высокими темпами. В 1988 г. в России было добыто максимальное количество нефти и газового конденсата -- 568,3 млн. т, или 91% общесоюзной добычи нефти.

Глубокий экономический кризис 1988-1991гг., охвативший Россию, не обошел и отрасли топливно-энергетического комплекса, особенно нефтяную промышленность. Влияние этого кризиса стало заметно в конце 80-х, когда велась сверхинтенсивная добыча нефти для латания “нефтедолларами” экономических прорех.

В настоящее время по разведанным запасам нефти Россия занимает второе место в мире вслед за Саудовской Аравией, её запас ориентировочно составляют - 20,2 млрд. т.

Нынешнее состояние нефтяной промышленности России характеризуется сокращением объемов прироста промышленных запасов нефти; снижением качества и темпов их ввода; сокращением объемов разведочного и эксплуатационного бурения; увеличением количества бездействующих скважин; повсеместным переходом на механизированный способ добычи при резком сокращении фонтанизирующих скважин; отсутствием сколько-либо значительного резерва крупных месторождений; необходимостью вовлечения в промышленную эксплуатацию месторождений, расположенных в не обустроенных и труднодоступных районах; прогрессирующим техническим и технологическим отставанием отрасли; недостаточным вниманием к вопросам экологии.

2. Экологические проблемы, вызванные развитием нефтеперерабатывающей отрасли, и их последствия

Углеводородные системы - нефть, продукты ее переработки и газоконденсаты оказывают комплексное негативное воздействие на все компоненты окружающей среды. Предприятия топливно-энергетического комплекса (ТЭК) России, - в том числе - по добыче и переработки нефти, несмотря на снижение объемов производства, остаются крупнейшими источниками загрязнения окружающей среды. На их долю приходится около 48% выбросов вредных веществ в атмосферу, 27% сброса загрязненных сточных вод и до 70% общего объема парниковых газов.

Экологические проблемы начинаются уже на стадии добычи нефтяного сырья и его поставки на предприятие. В процессе добычи и транспортировки нефти происходит загрязнение атмосферы углеводородами (на уровне 48% от суммарного выброса), оксидом углерода (47,4%), различными твердыми веществами (4,3%) [1]. Ежегодно происходит более 60 крупных аварий и около 20 тыс. случаев, сопровождающихся значительными разливами нефти, попаданием ее в водоемы, гибелью людей, большими материальными потерями.

Не менее острые проблемы возникают при транспортировке нефти на НПЗ. Транспортировка осуществляется 3 путями: по трубопроводу; водным (танкеры, баржи); железнодорожным транспортом (цистерны). Наиболее экономичным является использование трубопровода (в 2-3 раза дешевле др.), представляющих собой трубу диаметром от 0,3 до 1,2 м со средней длиной 1500 км (средняя дальность перекачки нефти в нашей стране), подверженную коррозии, отложениям смол и парафинов внутри. Поэтому по всей длине магистральных нефтепроводов необходим технический контроль, своевременный ремонт и реконструкция. Тем не менее, при строительстве и при эксплуатации трубопроводов имеет место техногенное воздействие на окружающую природную среду. Происходит нарушение растительного покрова, величины и режима стока, водного режима. Кроме того, отмечается тепловое воздействие, которое ведет к значительному изменению инженерно-геологических условий по трассам трубопроводов, что особенно существенно для вечномерзлых грунтов и может способствовать активизации таких процессов, как термокарст и термоэрозия. При транспортировке происходит колоссальное загрязнение окружающей среды нефтью (только в океан ежегодно сбрасывается около 10 млн. т нефти), как вследствие аварий, так и вследствие испарения легких фракций нефти при переливе и хранение в резервуарах.

2.1 Влияние на литосферу

В процессе освоения нефтяных и газовых месторождений наиболее активное воздействие на природную среду осуществляется в пределах территорий самих месторождений, трасс линейных сооружений (в первую очередь магистральных трубопроводов), в ближайших населенных пунктах (городах, поселках). При этом происходит нарушение растительного, почвенного и снежного покровов, поверхностного стока, срезка микрорельефа. Такие нарушения приводят к сдвигам в тепловом и влажном режимах грунтовой толщи и к существенному изменению ее общего состояния, что обуславливает активное, часто необратимое развитие экзогенных геологических процессов. По данным ученных 89-96 % аварийных разливов нефти вызывают сильное и необратимое повреждение природных биоценозов. Непоправимый ущерб природе нанесен в 1994 г. вследствие разрыва трубопровода 14 тысяч тонн сырой нефти вылились на нетронутые пространства арктической тундры в Республике Коми. В результате катастрофы нефтяная пленка покрыла участок длиной 18 км. В 2001 г. произошла авария на нефтепроводе "Оса-Пермь". Разлив нефти составил более 8 т. Причина аварии - разрушение сварного шва нефтепровода.

В районе нефтепроводов существуют области с постоянно нарушенным растительным покровом (до 7% от площади освоения). Наблюдается зона сплошного уничтожения растительного покрова на трассах трубопроводов, которая составляет около 15 % всей площади освоения. На трассах трубопроводов ширина зоны загрязнения геологической среды изменяется от 40-400 м для одной магистральной нити. Сохранение существующих тенденций можно ожидать снижения на 20 % от общей численности видов млекопитающих в регионе, прилегающем к нефтепроводам. Кроме того, при сохранении существующего уровня аварийности нефтедобычи и транспортировки следует ожидать уменьшение численности промысловых животных более чем на 25% [1].

Добыча нефти и газа приводит также к изменению глубоко залегающих горизонтов геологической среды. Происходят необратимые деформации земной поверхности в результате извлечения из недр нефти, газа и подземных вод, поддерживающих пластовое давление. Перемещения земной поверхности, вызываемые откачками из недр воды, нефти и газа, могут быть значительно большими, чем при тектонических движениях земной коры.

Неравномерно протекающее оседание земной поверхности часто приводит к разрушению водопроводов, кабелей, железных и шоссейных дорог, линий электропередач, мостов и других сооружений. Оседания могут вызывать оползневые явления и затопление пониженных участков территорий. В отдельных случаях, при наличии в недрах пустот, могут происходить внезапные глубокие оседания, которые по характеру протекания и вызываемому эффекту мало отличим от землетрясений.

Примером в мировой практике, показывающим, сколь значительным может быть опускание земной поверхности в ходе длительной эксплуатации месторождений, является месторождении Уилмингтон (Калифорния, США). Месторождение протягивается через юго-западные районы города Лос-Анджелеса и через залив Лонг-Бич доходит до прибрежных кварталов одноименного курортного города. Площадь нефтегазоносности 54 км². Месторождение было открыто в 1936 г., а уже в 1938 г. стало центром нефтедобычи Калифорнии. К 1968 г. из недр было выкачано почти 160 млн. т нефти и 24 млрд. м³ газа, всего же надеются получить здесь более 400 млн. т нефти.

Расположение месторождения в центре высокоиндустриальной и густонаселенной области южной Калифорнии, а также близость его к крупным нефтеперерабатывающим заводам Лос-Анджелеса имело большое значение в развитии экономики всего штата Калифорния. В связи с этим с начала эксплуатации месторождения до 1966 г. на нем постоянно поддерживался наивысший уровень добычи по сравнению с другими нефтяными месторождениями Северной Америки.

В 1939 г. жители городов Лос-Анджелес и Лонг-Бич почувствовали довольно ощутимые сотрясения поверхности земли - началось проседание грунта над месторождением. В сороковых годах интенсивность этого процесса усилилась. Наметился район оседания в виде эллиптической чаши. В 60-х гг. амплитуда оседания достигла уже 8,7 м. Площади, приуроченные к краям чаши оседания, испытывали растяжение. Перемещение грунта сопровождалось землетрясениями. В период с 1949 г. по 1961 г. было зафиксировано пять довольно сильных землетрясений. Разрушались пристани, трубопроводы, городские строения, шоссейные дороги, мосты и нефтяные скважины. На восстановительные работы было потрачено 150 млн. $. В 1951 г. скорость проседания достигла максимума - 81 см/год. Возникла угроза затопления суши. Напуганные этими событиями, городские власти Лонг-Бича прекратили разработку месторождения до разрешения возникшей проблемы.

К 1954 г. было доказано, что наиболее эффективным средством борьбы с проседанием является закачка в пласт воды. Это сулило также увеличение коэффициента нефтеотдачи. Первый этап работы по заводнению был начат в 1958 г., когда на южном крыле структуры стали закачивать в продуктивный пласт 60 тыс. м³ воды в сутки. Через десять лет интенсивность закачки уже возросла до 122 тыс. м³/сут. Проседание практически прекратилось. В настоящее время в центре чаши оно не превышает 5 см/год, а по некоторым районам зафиксирован даже подъем поверхности на 15 см. Месторождение вновь вступило в эксплуатацию [10].

Проседание грунта и землетрясения происходят и в старых нефтедобывающих районах России. Особенно это сильно на Старогрозненском месторождении. Слабые землетрясения как результат интенсивного отбора нефти из недр ощущались здесь в 1971 г., когда произошло землетрясение интенсивностью 7 баллов в эпицентре, который был расположен в 16 км от Грозного. В результате пострадали жилые и административные здания не только поселка нефтяников на месторождении, но и самого города. На старых месторождениях Азербайджана - Балаханы, Сабунчи, Романы (в пригородах Баку) до сих пор происходит оседание поверхности, что ведет к горизонтальным подвижкам. В свою очередь это является причиной смятия и поломки обсадных труб эксплуатационных нефтяных скважин.

2.2 Влияние на атмосферу

Проблема выбросов газов и пыли является не менее актуальной, чем другие. Нефтеперерабатывающими предприятиями выбрасывается в атмосферу свыше 1050 тыс. т загрязняющих веществ, при этом доля улова на фильтрах составляет только 47,5 %. Основной состав выбросов предприятия в атмосферу: 23% - углеводороды; окислы: 16,6 % - серы, 7,3 % - углерода, 2% - азота. По некоторым данным в российской нефтеперерабатывающей промышленности выбрасывается в атмосферу около 0,45 % перерабатываемого сырья, в то время как на Западе - 0,1 %. Значительный вклад в загрязнение атмосферы вносит и факельное хозяйство НПЗ. При сжигание топлива в факельных печах образуются аэрозольные частицы - продукт конденсации углерода и канцерогенные углеводороды типа бенз(а)пирен.

Загрязнение приземного слоя атмосферы также происходит при добыче нефти и газа и во время аварий, в основном природным газом, продуктами испарения нефти, аммиаком, ацетоном, этиленом, а также продуктами сгорания.

Влияние процессов сгорания углеводородных систем в двигателях транспортных средств и печах приводит к резкому увеличению содержания СО и СО2 и кислых газов в атмосфере. Сжигание нефти, газа и угля сопровождается выбросом до 5 млрд. т. в год углекислого газа. На фоне уменьшения площади лесов наблюдается рост концентрации СО2 в атмосфере от 0,03 до 0,041%. В воздухе городов над промышленными зонами доля СО2 может достигать 0,1 % отсюда следует реальность парникового эффекта. В течение XX века средняя температура атмосферы увеличилась на 1 ^оС.

Использование мазута и тяжелых котельных топлив на основе сернистых нефтей приводит к загрязнению окружающей среды сернистыми оксидами, пятиокисью ванадия и бензапиреном. Не менее опасны продукты сгорания печей ТЭЦ. Загрязнение атмосферы сернистыми газами приводит к выпадению кислотных дождей с рН около 5, когда при рН 5-4,5 наступает гибель рыбы в водоеме. Кроме этого ТЭЦ средней мощности выбрасывает в атмосферу 16-17 т золы и около 5 т SO3 в час. Французский журналист М. Рузе приводит такие данные. Тепловая электростанция компании „Электрисите де Франс" ежедневно выбрасывает в атмосферу из своих труб 33 т серного ангидрита, который может превратиться в 50 т серной кислоты. Кислотный дождь охватывает территорию около этой станции в радиусе до 5 км. Такие дожди обладают большой химической активностью, они разъедают даже цемент, не говоря уже об известняке или мраморе [15].

Особенно страдают памятники старины. Бедственное положение складывается с афинским Акрополем, который вот уже более 2500 лет выдерживает разрушительное влияние землетрясений, набегов иностранных захватчиков, пожаров. Теперь же этому всемирно известному памятнику старины угрожает серьезная опасность. Загрязнение атмосферы постепенно разрушает поверхность мрамора. Мельчайшие частицы дыма, выбрасываемые в воздух промышленными предприятиями Афин, вместе с каплями воды попадают на мрамор, а утром испарившись, оставляют на нем бесчисленное множество еле заметных оспин. По утверждению греческого археолога профессора Наринатоса, памятники древней Эллады больше пострадали за последние 20 лет от загрязнения атмосферы, чем за 25 столетий, полных войн и нашествий. Чтобы сохранить для потомков эти бесценные творения древних зодчих, специалисты намерены покрыть наиболее пострадавшие части памятников специальным защитным слоем из пластика.

Загрязнение атмосферы различными токсичными газами, окислами и твердыми частицами приводит к тому, что воздух крупных городов становится опасным для жизни людей. В некоторых городах США, Японии, Германии регулировщики уличного движения дышат кислородом из специальных баллонов. Пешеходам эта возможность предоставляется за дополнительную плату. В Токио и некоторых других городах Японии на улицах устанавливаются кислородные баллоны для детей, чтобы они по дороге в школу могли глотнуть свежего воздуха. Японские предприниматели открывают специальные бары, где люди поглощают не алкогольные напитки, а свежий воздух.

Особую опасность для жизни людей представляет смог - смесь аэрозолей с жидкой и твердой дисперсионными фазами, которые образуют туманную завесу над промышленными районами и крупными городами. Различают три вида смога: ледяной, влажный и сухой. Самая большая трагедия произошла в 1952 г. в Лондоне. Проснувшись утром 5 декабря, лондонцы не увидели солнца. Необычайно плотный смог, смесь дыма и тумана, держался над городом 3-4 дня. Метеорологической предпосылкой для появления этого зимнего (влажного) смога явилась безветренная погода, при которой слой теплого воздуха располагался над приземным слоем холодного воздуха. При этом отсутствовал не только горизонтальный обмен, но вертикальный и загрязняющие вещества, обычно рассеивающиеся в высоких слоях, в данном случае накапливались в приземном слое. Последствием смога, по официальным данным, стали летальный исход 4 тыс. жителей Лондона и ухудшение состояния здоровья еще многих тысяч людей. Такие и другие виды смога не раз образовывались в других городах Западной Европы, Америки и Японии. В бразильском городе Сан-Паулу уровень загрязнения воздуха в 3 раза превышает максимально допустимые нормы, а в Рио-де-Жанейро - в 2 раза. Обычными заболеваниями здесь стали раздражение слизистой оболочки глаз, аллергические заболевания, переходящие в хронический бронхит и астму. Японский город Нагоя получил титул „японской столицы смога".

Токио вышел на третье место среди японских городов по числу заболеваний, вызванных загрязнением окружающей среды. В настоящее время здесь зарегистрировано свыше 4 тыс. таких больных. В середине октября 1975 г. серьезная угроза отравления нависла над этим огромным городом. Концентрация различных вредных оксидов в ряде районов города в 6 раз превысила допустимый уровень. Токийские власти отдали распоряжение всем фабрикам и заводам сократить потребление топлива на 40 %. Жителям посоветовали не выпускать детей на улицу, дабы уберечь их от отравления.

В результате превышения предельно допустимых концентрации загрязняющих веществ за последние 10 лет XX столетия зеленая зона Токио сократилась на 12 %, сейчас на каждого горожанина приходится не более 1 м² зеленых насаждений. Появились фирмы, которые сдают деревья напрокат. Аренда полуметрового живого растения в горшке составляет в месяц примерно 4000 иен. Чтобы сохранить флору, ее время от времени вывозят на свежий воздух в загородные районы. Все чаще и чаще для „озеленения" промышленность выпускает синтетические пальмы, бамбук, цветы, траву и целые искусственные газоны.

Превышение загрязнений по нефтепродуктам в городах нефтедобывающей части Сибири достигает 10 единиц допустимого уровня воздействия, что определяют причиной повышенного уровня болезни населения, в том числе и онкологического характера [1].

Чтобы вовремя принять защитные меры от смога, в Кентском университете (США) сконструирован специальный мини-противогаз. Если загрязнение воздуха принимает угрожающие размеры, то на приборе вспыхивает миниатюрная лампочка. Одним движением руки можно достать портативную маску и защитить свои легкие от ядовитых веществ. В Японии выведен специальный сорт бегонии „зимняя королевская гамма-3", которая служит индикатором особого фотохимического смога, образующегося в результате разложения выхлопных газов автомобилей под воздействием солнечных лучей. При повышении концентрации смога на листьях растений уже через 6 ч. появляются белые пятна.

2.3 Влияние на гидросферу

Нефть и нефтепродукты являются одним из самых распространенных и опасных загрязнителей водной среды. При попадании в водоемы они образуют плавающую на поверхности воды пленку, часто растворяются, создают устойчивую эмульсию, оседают на дно тяжелые фракции.

Со сточными водами нефтеперерабатывающих предприятий в водоемы поступает значительное количество нефтепродуктов, сульфидов, хлоридов, соединений азота, фенолов, солей тяжелых металлов, взвешенных веществ и др. Их неблагоприятное действие выражается, в основном, в окислительных процессах, снижающих в воде содержание кислорода, увеличивающих ее окисляемость и биологическую потребность в кислороде.

Ежегодно в Мировой океан по тем или иным причинам сбрасывается от 2 до 10 млн. т нефти. Аэрофотосъемкой со спутников зафиксировано, что уже почти 30% поверхности океана покрыто нефтяной пленкой. Особенно загрязнены воды Средиземного моря, Атлантического океана и их берега [5].

При концентрации нефтепродуктов в воде 0,05 - 0,1 мг/л гибнет планктон, погибают мальки многих видов, при 10 - 15 мг/л гибнет взрослая рыба, при 0,05 - 0,5 мг/л и более рыба приобретает “керосиновый” запах и становится непригодной к пище [10].

Литр нефти лишает кислорода 40 тыс. л морской воды. Одна тонна нефти растекается по поверхности океана тонкой пленкой, покрывая площадь поверхности воды = 12 км². Икринки многих рыб развиваются в приповерхностном слое, где опасность встречи с нефтью весьма велика. При достаточно высокой концентрации нефти (0,1-0,01 мл/л) икринки погибают за несколько суток. На 1 га морской поверхности может погибнуть более 100 млн. личинок рыб, если имеется нефтяная пленка. Чтобы ее получить, достаточно вылить 1 л нефти.

Загрязнение океана углеводородами нефти является основной причиной гибели птиц, что особенно наглядно проявляется при авариях танкеров.

Попавшая в воду нефть после улетучивания легких фракций подвергается биологическому разложению под действием аэробных бактерий до безвредных веществ. В водной среде самоочищение происходит при наличии достаточного количества кислорода и только при положительных температурах (выше 10⁰С). Процесс бактериального воздействия длится в течение многих недель или месяцев, после чего остаточные продукты разложения, многие из которых токсичны, накапливаются и образуют частицы битума неправильной формы диаметром от 0,1 до 10 см, дрейфующие по поверхности океана. Наши дни практически во всех районах Мирового океана можно найти следы биологического разложения нефти. Среднее количество частиц битума в Атлантическом океане составляет 1 мг/м², а в Средиземном море - 20 мг/м².

Применение моющих средств для эмульгирования нефти и ее осаждении на дно океанов бессмысленно с экологической точки зрения, так как оно резко замедляет процесс биологического окисления и увеличивает токсичность нефти для морских организмов.

Источников поступления нефти в моря и океаны довольно много. Это аварии танкеров и буровых платформ, сброс балластных и очистных вод, принос загрязняющих компонентов реками.

В настоящее время 7-8 т нефти из каждых 10 т, добываемых в море, доставляется к местам потребления морским транспортом. На некоторых участках Мирового океана происходит буквально столпотворение. Например, через пролив Ла-Манш, ширина которого 29 км, ежесуточно проходит более 1000 судов. Поэтому вероятность аварии очень велика. Только в 1975 г. погибло 10 танкеров общим водоизмещением в 815 тыс. т. Почти каждый год случаются крупные катастрофы. Первая крупная авария произошла в 1967 г. у берегов Западной Европы с супертанкером „Торри Каньон", в чего в море попало 120 тыс. т нефти. Огромное нефтяное пятно обезобразило прибрежные воды и берега Франции и Англии. Погибло 50 тыс. водоплавающих птиц, то есть 90 % морских птиц этих районов [10].

В феврале 1976 г. на танкере „Сан-Петер", совершавшем под либерийским флагом плавание из Перу в Колумбию с 33 тыс. т нефти на борту, вспыхнул пожар. Судно затонуло, нефть вылилась в море. Десять дней моряки колумбийских ВМС вели безуспешную борьбу по очистке вод в районе бедствия, охватившего прибрежную полосу протяженностью около 30 км [10].

Подобные катастрофы часто происходят и в России. В 1997 г. произошла авария на крупнейшем танкере «Находка» в результате которой разлилось 5 тыс. т нефти, нанесший непоправимый ущерб экосистеме и рыболовству дальневосточного региона. В 2002 г. произошел прорыв нефтепровода "Пермь - Андреевка -Альметьевск" в районе деревни Ключики, неподалеку от реки Северной, впадающей в Юго-Камский пруд. Разлив - 120 т дизельного топлива [1].

Печальный список танкерных аварий можно было бы продолжить, но их доля в нефтяном загрязнении моря сравнительно невелика. В 3 раза больше поступает нефти в акватории за счет промывки цистерн танкеров и сброса этой воды; в 4 раза интенсивнее загрязняют моря и океаны отбросы нефтехимических заводов, почти столько же нефти поставляют и аварии морских буровых скважин.

3. Пути решения экологических проблем

«Симптоматично, что человечество расходует все больше и больше энергии и средств на защиту от последствий своей же собственной деятельности, в сущности, защищаясь от самого себя» Ж. Дорст 1968 г.

Развитие техники в России и мире в XX веке до 70-гг. шло в доэкологическом русле, и лишь в последней трети века наступило осознание экологических проблем. Техника внесла и вносит большой созидательный вклад, без нее немыслимо настоящее и будущее цивилизации: именно благодаря технике стало возможным увеличение населения Земли в 4 раза [11].

Однако первая очистка газов от примеси была осуществлена ещё в 1806 средствами химического связывания - при очистке светильного газа от сероводорода. Производство светильного газа и его использование для освещения зданий и улиц независимо друг от друга и почти одновременно было предложено французом Лебоном и англичанином Мердоком. Светильный газ стал употребляться не только для освещения, но для отопления и приведения в движение газомоторов, которые вскоре начали успешно конкурировать с паровыми машинами. В качестве сырья использовались в основном нефть и уголь, что резко стимулировало развитие добывающей промышленности. В России светильный газ для освещения зданий и улиц стал использоваться позднее, чем в европейских странах: в Петербурге с 1835-го, в Москве - с 1865 года. Тогда же на отечественных газовых заводах стала применяться газоочистительное оборудование, без которого использование светильного газа было просто невозможно и в промышленном, и санитарном отношениях. Таким образом, можно утверждать, что именно широкое использование светильного газа породило целую отрасль науки и техники, занимающейся разработкой газоочистительной аппаратуры. В "Большой Советской Энциклопедии" говорится: "В конце XIX века на металлургических заводах были введены газовые двигатели, работавшие только на очищенном от пыли газе, что способствовало разработке новых способов пылеулавливания. С этого времени для очистки доменного газа от пыли впервые стали применяться скрубберы, а позднее, с 1911 года, вращающиеся газопромыватели (дезинтеграторы), сконструированные немецким инженером Э.Тейзеном". Примерно с этого же времени в промышленную практику входит способ газоочистки при помощи матерчатых рукавных фильтров. В 1886 году американец О.М. Мерсе представитель "Кникербокер компани" подал заявку на получение патента на пылесборник и получил авторское свидетельство на первый циклонный очиститель Ф.Котреля в 1905 году впервые был применен электрофильтр в цементной промышленности. Долгие годы во многих странах электрофильтры называли котрелями, в том числе и в Советском Союзе [6].

Таким образом, к настоящему времени сложилась целая структура широко применяющихся в производстве газоочистительных и пылеулавливающих аппаратов, которые по способам очистки и конструктивным особенностям можно разделить на следующие группы:

- пылеосадительные камеры, в которых для осаждения пыли используется гравитационный эффект, т.е. сила тяжести твердых частиц;

- аспирационно-коагуляционные шахты, в которых на осаждение пыли кроме сил тяжести действует эффект слипания частиц;

- аппараты сухой инерционной очистки, в которых твердые частицы осаждаются при вращении или повороте газового потока под действием сил инерции, во много раз превышающих силу тяжести;

- аппараты мокрой очистки, действие которых основано на захвате улавливаемых частиц и веществ жидкостью, которая уносит их из аппаратов в виде шлама;

- тканевые, волокнистые, зернистые фильтры, в которых газ очищается от пыли, проходя через фильтрующий материал;

- электрофильтры, в которых улавливание пыли происходит за счет образования коронного разряда между коронирующим и осадительным электродами;

- адсорбционные и абсорбционные колонны, очищающие отходящие газы от токсичных примесей и улавливающие ценные компоненты, за счет физико-химических процессов.

Развитию водоочистительной техники по очистки промышленных стоков предшествовала обустройство канализационной системы городов. Использование каналов для сточных вод осуществлялось еще в древнем Египте 2500 лет до нашей эры. Однако интенсивное строительство канализации началось в Европе лишь в XIX в. Наибольший объем построек происходил в Англии, которая одной из первых встала на путь промышленного развития и где быстрее всего происходил рос городов. Канализационные системы, хотя и малосовершенные, имелись в Англии в 1833 г. более чем в 50 городах. В России первые подземные каналы для отвода сточных вод были устроены еще в XVI в. (Новгород, Кремль в Москве). Однако в последующем Россия отставала в темпах и объеме канализационного строительства. В середине XVIII в. в Петербурге начали широкое применение каналов, протяжность которых в 1832 г. составила 95 км. В 1825 г. были построены крупные Самотечные и Неглинные каналы в Москве. В 1829 г. было начато строительство канализации в г. Старая Русса. Затем канализация была построена в ряде других городов: Феодосии (1840 г.), Одессе и Тифлисе (1874г.), Царском Селе (1880 г.), Гатчине (1882 г.), Ростове-на-Дону и Киеве (1893г.), Москве (1898 г.), Саратове и Севастополе (1910г.), Харькове (1914 г.), Нижнем Новгороде (1916г.) [8]. Изначально канализации обеспечивали лишь отведение загрязненных сточных вод и выпуск их без очистки в водоемы, что очень скоро привело к загрязнению последних.

Генеральная схема канализации Ленинграда с очистными сооружениями была утверждена в 1966 г., однако строительство 1-й очереди очистных сооружений началось только 1972 г. и завершилось к 1978 г. А к 1984 г. построили вторую очередь сооружений мощностью 1,5 млн. м3 в сутки [3]. Развитие канализационной системы и очистных сооружений городов и предприятий происходило параллельно. Система очистки на предприятиях (в том числе и на нефтехимических комплексах) представлена локальной и общей очисткой. Локальные очистные сооружения установлены в цехе или на месте образования сточной воды, они очищают стоки от специфических загрязнителей, после чего стоки поступают на общие очистные сооружения (заводские) - станции аэрации. Станции аэрации в своей основе имеют постоянную схему очистки: блок механической очистки (отстойники, песколовки и т.д.), блок ловушек и флотации (жироуловители, флотационные камеры и т.д.), блок биологической очистки (биофильтры, аэротэнки, вторичные отстойники и т.д.).

Как правило, очистные сооружения предприятий очищают производственные стоки совместно с коммунальными. В некоторых поселках и городах, как Металлострой, первые очистных сооружений были построены по заказу завода ЛЭЗ (1950 г.) и до сих пор очищают совместно промышленные и хозяйственно-бытовые сточные воды[3]. В нашем области такими заводами являются ОАО «КНПЗ», «ННК» и др., которые очищают свои промышленные стоки совместно с хозяйственно-бытовые стоками г. Новокуйбышевска.

Но кроме планового сброса вод, загрязненных нефтепродуктами, часто происходят непредвидимые аварийные ситуации, в результате которых нефть и нефтепродукты в чистом виде попадают в поверхностные водоисточники в размере миллионов и тысяч тонн в год. Изначально Шведские и английские специалисты для очистки морских вод от нефти предлагали использовать старые газеты, куски обертки, обрезки с бумажных фабрик (естественные сорбенты). Все это измельчается на тонкие полосы длиной 3 мм. Брошенные на воду, они способны впитать в себя 28-кратное количество нефти по сравнению с собственной массой. Затем топливо из них легко извлекается прессованием [10]. Такие полоски бумаги предлагалось использовать для сбора нефти в море на месте катастрофы танкеров. В настоящее время в мире известно около двух сотен различных сорбентов, собирающих нефть путем адсорбции или абсорбции. Сорбенты делятся на искусственные (новосорб, униполимер м, СТРГ, С-ВЕРАД) и естественные («Лессорб-экстра», биосорб). Они используются как в рассыпном виде, так и в виде салфеток, боновых заграждений, а также используются в конструкции кораблей - сборщиков [2].

Во Франции создана специальная центрифуга марки „Циклонет". Она устанавливается на самоходной портовой барже вместе с группой насосов, которые собирают с поверхности воду вместе с пленкой нефти. Попадая затем во вращающиеся барабаны устройства, смесь быстро разделяется.

Также применяются диспергаторы - особые вещества, связывающие нефть, и обработка нефтяных пленок железным порошком с последующим собиранием „опилок" магнитом. Большие надежды возлагаются на биологическую защиту: в лабораториях фирмы „Дженерал электрик" (США) создан микроб, способный расщеплять молекулы углеводородов [10].

Для ликвидаций розливов нефти на земной поверхности применяет большая часть сорбентов, что и для воды. Но сорбенты могут собрать только часть нефти, а оставшийся загрязненный грунт должен быть рекультивирован или вывезен с территории с заменой. Процессы рекультивации и переработки нефтешламов основаны на принципе переработки нефтепродуктов естественной или искусственно выращенной микрофлорой. Развитие направления интенсивной биологической очистки загрязненных нефтепродуктами почв, песков и т.д. на западе началось с 80-х годов XX столетия, уже к 90 г. фирмой «Лео Консулт» (ФРГ) была разработана Биосистем Эрде. В тоже время советскими учёными в г. Тюмени (ЗапсибНИГНИ) был разработано средство для осуществления процесса обезвреживания в виде сухого бактериального препарата «Путидойл», полученный на основе природного штамма углеводородоокисляющих бактрий Pseudomonas putida 36 [4]. Сейчас рекультивация производиться с помощью естественной микрофлоры загрязненной земной поверхности, рост которой стимулирует органической и минеральной подпиткой.

Все перечисленные методы очистки загрязненных нефтью и нефтепродуктами элементов окружающее среды являются локальными средствами борьбы с деятельность нефтяной промышленности. Степень эффективности разработанных методов и сооружений по охране окружающей среды, в сегодняшние дни, в среднем не бывает ниже 90%. При таких высоких показателях общее плачевное состояние окружающей среды объясняется изношенностью применяемого оборудование, не совершенностью правового регулирования, финансовой не заинтересованностью предприятий и т.д. Таким образом, наряду с локальными путями решения экологических проблем встает глобальный метод - развитие эколого-социального мышления общества. Глобальный путь решения экологических проблемы уже нашел свое применение в ряде западных стран, где общество поддерживает своей покупательной способностью только предпринимателей с развитой экологической политикой на производстве. Тем самым, делая вклад в собственное здоровье и здоровье будущих поколений.

Заключение

В настоящее время человечество переживает углеводородную эру. Нефтяная отрасль является главной для мировой экономики. В нашей стране эта зависимость особенно высока. К сожалению, российская нефтяная промышленность находиться сейчас в состоянии глубокого кризиса и имеет немало проблем.

Проблема охраны окружающей среды является одной из самых актуальных и должна стать государственной проблемой в каждой стране. Рациональное использование ресурсов биосферы, минеральных ресурсов Земли, вторичное использование отходов, создание новых экотехнологий, развитие альтернативных источников энергий, развитие эколого-социального воспитания общественности - единственно возможные пути решения экологических проблем.

Движение в сторону стабилизации состояния окружающей среды возможно через снижение энергопотребления - основа которого заложена в нефти, как изначальном сырье большей часть всех видов энергопотребления. При этом стоит помнить, что нефть не топливо, а ценное химическое сырье, которое является исчерпываемым природным ресурсом. А России одна из стран, в которой есть необходимые природные ресурсы для развития альтернативных источников энергии. Нельзя сказать, что эти ресурсы присутствуют в изобилии и равномерно распределены по территории, но они есть и способны решать такие задачи как повышение надежности электроснабжения, создание резервных мощностей, компенсация потерь, а также задачи снабжения электроэнергией удаленных районов.

Качество возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в России не уступает западным странам. Так “солнечные” районы в России - Приморье, Юг Сибири дают от 4.5 до 5 квт-час/день*м2, что больше чем в Германии (3.2 квт-час/день*м2) и вполне сравнимо с Италией (6 квт-час/день*м2). Другие районы, такие как Краснодарский Край, Юг Якутии, Восточная Сибирь сравнимы с югом Франции и центральной Италией. Таким образом, по “солнечному ресурсу ” по крайней мере, часть нашей территории не уступает ведущим потребителям солнечной энергии. Это значит, что в некоторых труднодоступных районных проще установить солнечные батареи, чем тянуть ЛЭП, наращивать мощность. Что касается ветряных ресурсов, то в России они находятся вдоль береговых линий, поскольку именно здесь из-за перепада температур ветры достаточно сильны и имеют устойчивый характер. Развитие ветроэнергетики целесообразно в районах Крайнего севера, побережьях и островах северных и восточных морей от Мурманска до Находки, Балтийского, Черного, Азовского и Каспийского морей и ряде других мест. При среднегодовой скорости ветра превышающей, как правило, 5 м/с, применение современных ВЭУ уже оправдано, а во многих местах она составляет 6 м/с и более, что соответствует примерно 3-5 тыс. часов использования установленной мощности ВЭУ в год. Именно в этих районах уже установлены функционируют немногочисленные отечественные установки - в п.Куликово (Калининградская область ) - 5.1 МВт, Анадырская ВЭС мощностью 2,5 МВт, ВЭС в Республике Коми 3 МВт и др. В районах Камчатки, Сахалина, Курильских островов, Северного Кавказа, некоторых районах Сибири целесообразно использовать геотермальные станции, которые преобразуют тепло земной коры в электроэнергию. Главное преимущество этих станций - фактически неисчерпаемый источник энергии, а также высокая предсказуемость (в отличие от солнца и ветра). По оценкам специалистов извлекаемый геотермальный только Камчатки составляет более 1ГВ, что превышает потребность всего полуострова в электроэнергии. На Камчатке работает крупнейшая в России Мутновская геотермальная электростанция мощностью 60МВ, принадлежащая ОАО “Геотерм” [12].

В тоже время нельзя отрицать того факта, что на сегодняшний день ВИЭ стоят дороже, чем традиционные источники и, очевидно, именно это отталкивает инвесторов и генерирующие компании от активного инвестирования в них. Подобное положение вещей потенциально может привести к тому, что, когда весь мир будет получать существенную долю электроэнергии из альтернативных источников (а Европа и США планируют довести эту долю до 20% к 2020 год), Россия окажется безнадежным аутсайдерами в этой области и нам придется покупать лицензии на современные технологии.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКАЯ ЗАПИСЬ

Книги

однотомные издания

1. Абросимов А.А. Экология переработки углеводородных систем [Текст]: Учебник/ Под ред. д-ра хим. наук, проф. М.Ю. Доломатова, д-ра техн. наук. проф. Э.Г. Теляшева. - М.: Химия, 2002. - 608 с.: ил.

2. Каменщиков Ф.А. Нефтяные сорбенты [Текст]:/ Ф.А. Каменщиков, Е.И. Богомольный. - Москва: Ижевск, 2005. - 268с.

3. Коллектив авторов. Отведение и очистка сточных вод [Текст]: Санкт - Петербург: Изд-во «Новый журнал», 2002 г. - 683 с.

4. Пальгунов П.П., Сумароков М.В. Утилизация промышленных отходов [Текст]:. - М.: Стройиздат, 1990. -352с. : ил. - (Охрана окружающей природной среды)

5. Рудский В.В., Стурман В.И. Основы природопользования [Текст]: Учебное пособие для студентов вузов- М.: Аспект Пресс, 2007. - 271с.

6. Федоров Б.С., Чекалов Л.В. и др. Экотехника. Экологический консорциум "РОСГАЗООЧИСТКА" Режим доступа: [http://www.ele-spb.ru/DOCUM.php 18.03.2009].

7. Экологические проблемы планеты [Текст]: Режим доступа: [http://ust-razvitie.narod.ru/Intnl.htm 18.03.2009].

8. Яковлев С.В., Карелин Я.А., Жуков А.И., Колобанов С.К. Канализация [Текст]: Учебник для вузов. Изд. 5-е, перераб. и доп. М., Стройиздат, 1975.632с.

9. Ясаманов Н.А. Основы геоэкологии [Текст]: Учеб. Пособие для экологов специальностей вузов/Николай Александрович Ясаманов.- М.: Издательсктй центр «Академия», 2003. -352с.

НЕОПУБЛИКОВАННЫЕ ДОКУМЕНТЫ

10. Сычёва А.Е. Нефтяная промышленность России и экологические последствия, вызванные её развитием [Текст]: Конкурсная работа/ Третий Всероссийский конкурс научно-образовательных проектов «Энергия будущего-2005».- 21с.

11. Кричевский С.В. Экологическая история техники (методология, опыт исследований, перспективы). Монография. М.: ИИЕТ РАН, 2007. - 160с.

Сериальные и другие продолжающиеся

12. Альтернативная энергетика в России, ЭкоГик зеленая энергетика, 7 марта 2009 г. Режим доступа [http://www.ecogeek.ru/computerra-alternativnaya-energetika-v-rossii/comment-page-1/#comment-651 1.04.2009]

13. Иголкин А. Нефть Родины // Наш современник. 1993. №5.

14. Неверов В. Перспективы нефтяной промышленности Западной Сибири // Деловой мир . 1993. 22 мая.

15. Нефть и газ в зеркале планеты // Деловой мир. 1994. 1-7 августа

16. Прищепа О. М. Подготовка новых запасов нефти и газа - залог стабильного развития Северо-Западного региона [Текст]: журн. Нефть Газ Промышленность 6 (18), 2005 г. Режим доступа: [http://www.oilgasindustry.ru/?id=5646 18.03.2009].